近日，意法半導體（ST）正式推出32位STM32C0 MCU，并明確指出將用于“取代”8位MCU。 在ST推出STM32C0之后，瑞薩點子也緊跟其后推出16位MCU RL78/G15，同樣劍指8位MCU應用市場，欲實現(xiàn)替代。

行業(yè)大廠似乎在用行動證明，8位MCU正處于衰落的趨勢。十多年前，業(yè)內(nèi)專家就曾聲稱，8位MCU已死；2012年飛思卡爾推出Kinetis L系列時也曾打出“8位MCU終結(jié)者”的說法，揚言會先吃掉16位MCU市場，然后再擠掉8位MCU份額。

然而，十年過去了，現(xiàn)實情況似乎并沒按照上述預測演進。盡管面臨來自低成本、低功耗32位MCU的競爭，8位MCU仍在市場競爭中占據(jù)一席之地。從行業(yè)分銷商貿(mào)澤電子官網(wǎng)可以看到。目前全球約有近50000種不同的MCU可用。其中，可用的8位MCU數(shù)量最多，占比最大。

?

那么，為什么人們會認為8位MCU正在走向消亡？

這也不難理解，因為技術進步通常有這樣的規(guī)律：一旦有更先進的技術出現(xiàn)，舊技術就要給新技術讓位。而8位MCU這個誕生近50年的產(chǎn)品似乎已經(jīng)過時了，而且隨著供應商將生產(chǎn)資源轉(zhuǎn)向更新的產(chǎn)品，再過幾年就會變得不可用。此外，32位MCU產(chǎn)品在性能、功耗和生態(tài)系統(tǒng)方面都有優(yōu)秀表現(xiàn)，很多人認為采用32位產(chǎn)品來取代8位MCU的情況會逐漸普遍。 從MCU發(fā)展情況和現(xiàn)狀來看，8位MCU即將消亡的觀點顯然被夸大了。

018位MCU歷久不衰的秘訣何在？

MCU指的是微控制單元(Microcontroller Unit，即MCU) ，也被稱為單片機，是把中央處理器(CPU)的頻率與規(guī)格做適當縮減，并將內(nèi)存、計數(shù)器、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC以及DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，而形成的芯片級計算機。 適用于特定應用程序的控制處理，以及各種控制電路不可缺少的組成部分。

隨著智能家居、電動汽車、物聯(lián)網(wǎng)等應用市場的發(fā)展， MCU芯片已廣泛應用于各個領域。據(jù)IC Insights 統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021年MCU銷量超過290億個，市場規(guī)模達到185億美元。并預計從2021年到2026年，MCU總銷售額預計將以6.7%的復合年增長率增長，2026年市場規(guī)模將達到272億美元，市場空間廣闊。



MCU市場規(guī)模和ASP趨勢和預測 （圖源：IC Insights）

根據(jù)總線或數(shù)據(jù)暫存器的寬度，MCU可以被劃分為4位、8位、16位、32位以及64位微處理器，數(shù)據(jù)處理能力越來越強，應用場景變得更加復雜。目前，雖然市場更青睞32位MCU，但8位MCU仍占據(jù)著巨大的市場。市場上許多小型家電和電子產(chǎn)品仍使用8位MCU芯片，8位MCU應用領域主要集中在電動玩具、鍵盤和USB設備上。

回顧MCU產(chǎn)業(yè)歷程，1976年，8位MCU第一次面世，隨后很快便進入了黃金時代，成為電子行業(yè)廣為應用的器件。但是，隨著技術的進步，電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，越來越多的新設計問世，8位MCU開始逐漸無法滿足人們的需求。

之后，16位，32位MCU的出現(xiàn)給8位MCU帶來了較大威脅，不少廠商開始放棄8位MCU，轉(zhuǎn)身投入超低功耗32位MCU的研究。 20世紀90年代，隨著消費電子產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展，32位MCU出現(xiàn)迅速取代16位MCU的高端地位，并且進入主流市場并發(fā)展到現(xiàn)在。

與此同時，技術演進下，傳統(tǒng)的8位MCU的性能也得到了飛速提高，處理能力比起70年代提高了數(shù)百倍不止。只有16位MCU，在面對8位和32位MCU的“雙向夾擊”下，不論在規(guī)格、功能和優(yōu)勢等方面都受到擠壓，市場份額逐步不受歡迎。

以當前的主流應用來看，4位與16位MCU幾乎消失，基本由8位與32位MCU瓜分整個應用市場。64位MCU市場還在萌芽階段，大部分應用在高階工作站、多媒體互動系統(tǒng)、及高級終端機等領域。 回顧多年前，由于價格下降加上性能提升，使得32位MCU開始受到市場關注。這些優(yōu)異的性能，加上更低的功耗，兩相結(jié)合使得32位MCU產(chǎn)生一種不可抗拒的吸引力，在許多傳統(tǒng)看不到32位的產(chǎn)品上，現(xiàn)在都紛紛可見到32位MCU的身影。

在32位 MCU價格一直下探的趨勢下，為何8位MCU還有市場，可以經(jīng)過幾十年仍歷久不衰？

隨著技術成本日益降低，越來越多的系統(tǒng)將利用各種技術來制造速度更快、性能更強和易用性更高的產(chǎn)品。例如以前的全模擬應用正在逐漸向“智能”系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，這一趨勢促使對各種MCU的需求不斷增加。 Microchip MCU業(yè)務部醫(yī)療產(chǎn)品高級經(jīng)理表示，“最近一段時間，我們發(fā)現(xiàn)有一些生產(chǎn)32位MCU器件的競爭企業(yè)取消了其產(chǎn)品組合中存儲器較小且引腳數(shù)量較少的產(chǎn)品，這將導致該領域?qū)?位MCU的需求增加。此外，我們的MCU經(jīng)常與32位MCU一起出現(xiàn)在許多系統(tǒng)中。在某些領域中，8位MCU更適合現(xiàn)有任務?！?Microchip也多次強調(diào)了公司在8位MCU方面的持續(xù)創(chuàng)新。例如，Microchip一直在通過添加智能外設來重振8位MCU，這些外設既可以減輕主處理器的負擔，又可以使用高能效的睡眠模式，同時仍然保持對其系統(tǒng)的監(jiān)視，以便對事件進行快速可靠的響應。 之所以這樣做，是因為他們看到市場在持續(xù)增長，特別是獨立于內(nèi)核的外設和智能模擬的普及，也推動了這一增長趨勢。 其實早在2019年，憑借STM32產(chǎn)品在MCU市場贏得口碑的意法半導體，就啟動了公司STM8產(chǎn)品戰(zhàn)略。

意法半導體微控制器產(chǎn)品市場經(jīng)理Patrice Hamard解釋了現(xiàn)在很多工程師還喜歡選擇8位MCU的三個原因：

（1）很多工程師已經(jīng)習慣了使用8位MCU做開發(fā)，所以在選擇的時候8位自然是首選；

（2）出于成本的考慮，電子產(chǎn)品尤其是消費電子產(chǎn)品對價格是十分敏感的，即使現(xiàn)在的32位MCU已經(jīng)很便宜了，但8位單片機仍然具有價格優(yōu)勢；

（3）對于很多簡單的應用，8位MCU已經(jīng)足夠了，完全沒必要選擇32位，適合的產(chǎn)品才是最佳的選擇。所以意法半導體依然十分重視8位MCU市場。

此外，8位MCU特色還在于架構簡單。相較之下，處理效能更加優(yōu)異的32位MCU，卻同時也背負著架構復雜的原罪。在許多嵌入式設計上，8位MCU比32位擁有更易設計的優(yōu)勢，依循8位架構的軟件和硬件比起32位將更為簡易。 除了傳統(tǒng)的單芯片系統(tǒng)外，8位MCU在系統(tǒng)管理 IC和協(xié)處理器中的作用越來越大。

這在很大程度上是由于分布式智能在物聯(lián)網(wǎng)邊緣設備、汽車安全、工業(yè)控制系統(tǒng)、醫(yī)療電子和家用電子等應用領域的急劇增長所推動的。即使是最先進的 5G系統(tǒng)，通常也可以受益于將某些任務轉(zhuǎn)移到更小的8位MCU上，從而將更高級別的處理器釋放出來，做自己最擅長的事情。

從當前應用情況來看，很多8位MCU處理器的增長是由32位處理器驅(qū)動的，32位處理器將諸如人機界面(HMI)功能傳遞給了8位處理器。此外，8位MCU作為協(xié)同處理器的使用越來越多，可以執(zhí)行諸如讀取傳感器讀數(shù)和在將傳感器數(shù)據(jù)傳遞給更高級別處理器之前對其進行預處理等任務。

還有一些事情表明8位MCU設計處于增長模式而非下降模式。那就是8位MCU在物聯(lián)網(wǎng)市場中占有一席之地。 可以看到，8位MCU遠未過時。不僅是8位MCU這塊蛋糕的規(guī)模在增長，而且面對新技術還出現(xiàn)了各種各樣的新應用，開辟了新的利基市場，它們可以在競爭中茁壯成長。

許多大型半導體制造商繼續(xù)支持8位MCU的生產(chǎn)，包括Microchip、NXP、瑞薩電子、意法半導體、Silicon Labs以及國內(nèi)眾多MCU行業(yè)廠商，能夠提供市場大量的8位MCU選擇。 從2020年MCU市場占比來看，32位MCU占了55%，8位MCU市占率仍有43%，可見32/8位MCU并非單選題，而是要視應用場景而定。

02寫在最后

20年來，人們一直談論8位MCU即將被淘汰，不過這并沒有成為現(xiàn)實。而且我們認為，未來8位MCU也不會退出歷史舞臺。

綜合來看，8位MCU的成功或者說遲遲沒有消亡的原因與它本身是8位的關系不大。 原因在于，并非所有應用都具備圖形顯示或者需要傳輸大量數(shù)據(jù)，而且每天都有之前從未采用電子智能的新的8位應用被設計出來。在某些應用中，8位仍有其發(fā)揮之處，甚至是在未來很長時間內(nèi)依然如此。 另一方面，對于許多工程師來說，最主要是因為熟悉。這就是為什么很多白色家電制造商在制造冰箱、冰柜、洗衣機、烘干機和洗碗機時都用8位MCU；汽車制造商也用它來開發(fā)升降車窗、門鎖、后照鏡、電動座椅與車內(nèi)照明;還有幾千萬張的智能卡都得將它整合進來，而無數(shù)的低端馬達也都由8位MCU來控制。

這與傳承有關，”Tirias Research創(chuàng)始人兼首席分析師Jim McGregor表示，“工程師長久以來直沿用8位MCU，因而也就不想再改變其軟件基礎了。 8 位MCU能夠在市場上歷久不衰，其最大的原因是在某些應用方面有不可取代性。長遠來看，32位MCU持續(xù)擴大占有率是不變的趨勢，而今8位MCU也隨著市場應用不斷的改革出新。預估接下來的幾年，應該還是一個8位與32位MCU并存的時代，在不同的應用市場下各據(jù)山頭。

審核編輯：劉清